基于電源的分布式監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

作者：陳桂友，張慶范，孫同景

1 前 言

通信在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們的日常生活重占有十分重要的地位，通信設(shè)備是通信的基礎(chǔ)，通信設(shè)備的可靠性直接影響整個(gè)通信系統(tǒng)能否暢通及其通信質(zhì)量，通信設(shè)備中最主要的設(shè)備是程控交換機(jī)和通信電源系統(tǒng)。通信電源系統(tǒng)為整個(gè)通信系統(tǒng)提供電源，它的可靠性更不能被忽視。為了實(shí)現(xiàn)通信電源系統(tǒng)的無人值守，必須對(duì)系統(tǒng)中的電源設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。由于通信電源設(shè)備的分布位置比較分散，因而只能采用分布式的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。本文提出了一種分布式監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)通信電源系統(tǒng)的監(jiān)控，并實(shí)現(xiàn)了通信電源系統(tǒng)的無人值守。

2 通信電源系統(tǒng)分布式監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

為了保證通信電源系統(tǒng)可靠地運(yùn)行，必須利用計(jì)算機(jī)對(duì)電源系統(tǒng)的各個(gè)部分進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，并把各個(gè)部分的信息匯總起來，進(jìn)行集中監(jiān)控，即實(shí)現(xiàn)分布式監(jiān)控系統(tǒng)。通信電源分布式監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 通信電源分布式監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

監(jiān)控管理中心是整個(gè)電源系統(tǒng)的管理調(diào)度中心，其信息來自通信電源監(jiān)控主機(jī)，與通信電源監(jiān)控主機(jī)通過數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，負(fù)責(zé)某個(gè)通信局或某個(gè)區(qū)域的通信電源的管理和調(diào)度。

通信電源監(jiān)控主機(jī)通過RS485與交流配電柜監(jiān)控模塊、直流柜監(jiān)控模塊以及各個(gè)整流柜監(jiān)控模塊相連，其功能是全面監(jiān)控管理電源系統(tǒng)的運(yùn)行，設(shè)置更改運(yùn)行參數(shù)，對(duì)電池地充放電實(shí)施全自動(dòng)管理，記錄、統(tǒng)計(jì)分析各種運(yùn)行數(shù)據(jù)。當(dāng)電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以及時(shí)準(zhǔn)確地記錄故障發(fā)生原因、發(fā)生地點(diǎn)，指導(dǎo)管理人員及時(shí)采取相應(yīng)的措施，縮短維修時(shí)間，保證電源系統(tǒng)長期、安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的“遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)”功能，它是實(shí)現(xiàn)通信電源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無人值守的基礎(chǔ)。

交流配電柜監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)過壓、欠壓、缺相、停電以及空氣開關(guān)是否跳閘、防雷器是否損壞等情況，并可在停電時(shí)自動(dòng)接通直流照明開關(guān)。

直流配電柜監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)蓄電池充放電電流、負(fù)載總電流、電池及各路負(fù)載熔斷器通斷狀態(tài)、電池電源是否過壓、欠壓、充電是否過流等各種信息狀態(tài)。

整流柜監(jiān)控模塊的功能有兩個(gè)方面，一方面，接收從通信電源監(jiān)控主機(jī)傳送過來的各個(gè)設(shè)置參數(shù)，并根據(jù)設(shè)置參數(shù)對(duì)電力電子智能模塊進(jìn)行控制，如調(diào)整電力電子智能模塊的輸出電壓、控制電力電子智能模塊的開啟和關(guān)停、對(duì)蓄電池進(jìn)行均充或浮充控制等；另一方面，檢測(cè)電力電子智能模塊的運(yùn)行參數(shù)，并將這些運(yùn)行參數(shù)傳送給通信電源監(jiān)控主機(jī)，其中包括模塊的輸出電壓、電流和工作溫度、電網(wǎng)電壓是否過高、過低、缺相等信息。交流柜監(jiān)控模塊、直流柜監(jiān)控模塊和各個(gè)整流柜監(jiān)控模塊是通信電源系統(tǒng)的控制基礎(chǔ)。各個(gè)監(jiān)控模塊采用MCS-51單片機(jī)作為主控芯片。

3 通信電源系統(tǒng)分布式監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

通信電源系統(tǒng)分布式監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)包括三部分，即監(jiān)控管理中心的管理軟件、通信電源監(jiān)控主機(jī)的監(jiān)控軟件和各個(gè)監(jiān)控模塊的監(jiān)控程序。其中監(jiān)控管理中心的管理軟件主要實(shí)現(xiàn)信息查詢功能，即對(duì)每個(gè)電源系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行查詢。通信電源監(jiān)控主機(jī)的監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)監(jiān)控模塊進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置和實(shí)際運(yùn)行參數(shù)的巡檢功能，并將實(shí)際運(yùn)行的信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控管理中心，以供監(jiān)控管理中心中連接到網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)查詢。這兩部分的軟件均采用Delphi 5.0編寫，數(shù)據(jù)庫引擎采用Borland公司的BDE（Borland Database Engine，所寫為BDE）。由于各個(gè)監(jiān)控模塊使用MCS-51單片機(jī)作為主控芯片，因此其中的監(jiān)控程序均使用匯編語言編寫。監(jiān)控管理中心的管理程序流程較簡單，下面主要介紹通信電源監(jiān)控主機(jī)上運(yùn)行的監(jiān)控程序流程和監(jiān)控模塊監(jiān)控程序的主程序流程。

通信電源監(jiān)控主機(jī)的定時(shí)巡測(cè)軟件流程圖如圖2所示。

圖2 通信電源監(jiān)控主機(jī)的定時(shí)巡測(cè)軟件流程圖

該程序的主要功能是定時(shí)巡測(cè)各個(gè)監(jiān)控模塊，獲取各個(gè)監(jiān)控模塊的數(shù)據(jù)，并向監(jiān)控模塊發(fā)送控制命令。其中的定時(shí)時(shí)間間隔為30秒，即每隔30秒，監(jiān)控主機(jī)對(duì)各個(gè)監(jiān)控模塊巡測(cè)一遍，包括發(fā)送監(jiān)控模塊的地址，接收數(shù)據(jù)，將運(yùn)行信息記錄數(shù)據(jù)庫等。通訊功能利用Windows API函數(shù)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)采用的數(shù)據(jù)庫為Microsoft SQL Server 7.0。用戶可以通過該監(jiān)控程序?qū)φ髂K進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和控制，如輸出電壓值、開關(guān)機(jī)控制、均充/浮充控制、均充/浮充自動(dòng)切換定時(shí)設(shè)置等。

監(jiān)控模塊監(jiān)控程序的主程序流程圖如圖3所示。

圖3 監(jiān)控模塊監(jiān)控程序的主程序流程圖

系統(tǒng) 上電后，首先進(jìn)行初始化，包括設(shè)置堆棧、中斷方式、定時(shí)器設(shè)置等。然后判斷均沖定時(shí)到否，若定時(shí)到，則送浮沖命令，進(jìn)入浮沖充電方式。接著判斷有無命令送來，若有命令，則對(duì)命令進(jìn)行分析并執(zhí)行，包括開機(jī)/關(guān)機(jī)控制、啟動(dòng)均沖充電方式、調(diào)節(jié)輸出電壓等。若沒有命令，則讀取整流模塊的運(yùn)行參數(shù)并進(jìn)行處理。最后對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，若有報(bào)警，則顯示報(bào)警信息。

4 結(jié) 論

對(duì)通信電源實(shí)施分布式監(jiān)控后，提高了通信電源的供電質(zhì)量，減少了工作人員的維護(hù)工作量，基本實(shí)現(xiàn)了通信電源系統(tǒng)的無人值守。該項(xiàng)目的成功實(shí)施，帶來了重大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并具有較好的應(yīng)用推廣價(jià)值。

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